基于业务类型的网络切片可靠性映射算法

网络切片是5G网络的基础架构技术,为在多个切片共享同一底层网络资源的同时保证切片的可靠性,提出一种区分业务类型的网络切片可靠性映射算法,解决底层网络链路故障、网络切片可靠性与资源利用率相互矛盾的问题。通过区分切片承载业务类型,对高可靠低时延切片请求的链路提前构建备份路径,并采用基于最大生成树链路的备份资源共享保护方法,对高带宽切片请求则采用基于链路可靠性的重映射算法恢复故障链路。仿真结果验证了该算法的有效性,与SVNE1+1和DPS-VNRA算法相比,其在切片成功运行率、长期收益开销比、物理链路利用率和故障恢复率方面均具有优势。     

节点与链路协同映射的生存性虚拟光网络映射算法

针对弹性光网络中单链路故障问题,提出一种基于匈牙利算法求解链路映射方案的节点与链路协同映射保护算法CMST-HA。将虚拟网络请求的节点与链路分别划分为主动类型与被动类型,把主动类型节点映射至邻接链路频谱资源丰富且邻接节点计算资源充足的物理节点上,在主动链路时使用匈牙利算法求解出最小映射开销方案并完成映射,确定被动节点的映射位置,利用KSP算法为被动链路选择映射路径,在此基础上为虚拟网络请求的最小生成树链路提供备份路径。仿真结果表明,与RVNM、CMST算法相比,CMST-HA算法不仅能够降低虚拟网络请求阻塞率,而且可增加物理网络收益。     

5G网络切片中基于离散粒子群和Kruskal算法的跨域虚拟网络映射

5G移动通信网将租用多个基础设施提供商的数据中心等资源共同合作构建网络切片,针对如何高效地进行跨域虚拟网络映射这一网络切片全生命周期管理中的关键问题,提出一种两阶段的跨域映射策略DPSO-K。首先基于资源竞价统筹考虑节点资源和域间带宽资源,然后提出基于优化离散粒子群算法的跨域虚拟网络映射,可以有效提高寻优能力;对于开销相对较小的域内映射来说,提出一种基于Kruskal最小生成树的快速算法,旨在缩短切片实例化时间,减小业务上线速度。相比于传统先进行虚拟网络映射划分请求再统一映射链路的方法,该策略在划分请求中考虑域间带宽开销,在映射链路中关注重点链路的映射,采用集中管理、分布控制的方式实现物理网络资源的有效利用。实验结果表明该算法能够以更小的额外开销、更短的划分时间实现更高的接受率。     

基于两次优先级排序的虚拟网络映射算法

为解决现有的虚拟网络映射算法忽略网络本身属性,仅按照请求到达的顺序分配资源而导致物理资源利用率低的问题,利用时间窗模型,提出了基于两次优先级排序的虚拟网络映射算法。在第一次排序中,粗化虚拟网络请求的同时根据业务类型、属性参数计算请求优先级,初步确定窗口中虚拟网络映射顺序;在第二次排序中,综合考虑链路带宽资源需求和节点途径跳数,通过链路权重来确定优先级,计算最佳映射路径。仿真结果表明,该算法降低了虚拟网络请求的平均等待时间,提高了请求接受率及收益开销比。     

基于软件定义网络的可靠性虚拟网络映射保障机制

在软件定义网络（SDN）虚拟网络映射中,现有研究者主要考虑请求接受率方面,而忽视了SDN中底层资源失效的问题。为此,针对SDN中可靠性虚拟网络映射（SVNE）问题,提出了一种联合先验式保护和后验式恢复的虚拟网络映射保障机制。首先,在虚拟请求接受之前,对SDN物理网络区域性资源进行感知;然后,采用先验式保护机制为映射域内相对剩余资源变小的虚拟网络元素预留备份物理资源,并将此扩展虚拟网络通过D-ViNE算法映射至物理网络中;最后,在未备份虚拟网络元素发生故障时,采用后验式恢复算法完成故障的恢复,对节点和链路分别采用重映射和重路由的方法完成恢复。实验结果表明,与基于SDN的生存性虚拟网络映射算法（SDN-SVNE）相比,在虚拟请求接受率方面提高了21.9%。另外,该保护机制在虚拟级别故障恢复率、物理级别故障恢复率等方面也具有优势。     

PLS流量工程故障恢复路径算法

提出一种适合MPLS保护切换和再路由--备份路径预有效恢复机制的备份路径优化算法.该算法引入故障说明,针对指定的保护对象计算恢复路径,同时,对链路的带宽进行分割,在链路可用带宽中指定备份路径可用带宽.通过算法优化,备份路径可以充分利用工作路径上的资源,降低带宽资源消耗,在保证网络提供连续服务能力的同时,提高网络资源的利用率,优化网络的运行性能.     

基于拓扑结构感知的节点多属性网络映射算法

针对当前节点多属性网络链路映射长度较长、网络请求接受率和收益开销较低的问题,提出基于拓扑结构感知的节点多属性网络映射算法.根据无向图描述节点多属性网络映射问题,采用拓扑结构感知,构建节点多属性网络模型和节点链路映射评测指标,利用回溯算法,计算sumTR值,获得备选网络节点集合.使用子区域作为物理节点映射区域进行资源分配,按照映射优先级排列网络节点依次映射,分析节点多属性,使用最短路径算法,排序跳数最小链路映射,实现节点多属性网络映射.实验结果表明,所提算法能够有效缩短链路映射长度,提高网络请求接受率和收益开销.     

基于实时拓扑属性的虚拟网络映射算法（英文）

研究目的:基于虚拟网络请求和底层物理网络实时拓扑属性,提出一种高效的两步式虚拟网络映射算法。创新要点:分别利用中介中心性和物理节点相关性对虚拟网络请求和底层物理网络中节点进行重要性评估,在此基础上给出一种两步式映射算法(算法1,2)。研究方法:首先给出中间中心性、接近中心性以及节点相关性计算模型,结合节点本地资源分别提出虚拟网络请求和物理网络中节点排名计算方式。当虚拟网络请求到达后,根据虚拟节点排名,将其映射到拥有足够资源的物理节点中排名最靠前的节点。节点映射完成后,使用K-th最短路径算法进行链路映射。映射过程中采用文献(Yu et al.,2008)中所使用的时间窗口模式进行接入控制。重要结论:利用节点本地资源,针对性分析虚拟网络请求和物理网络实时拓扑属性,提出两步式映射算法。该算法提高请求接受率、开销收益比的同时减少算法映射时间,取得更好的映射效果(图3-10)。     

基于节点可靠度的虚拟SDN网络映射算法

为应对网络故障,提升网络的可靠性,该文针对SDN网络环境设计了节点的可靠度指标,提出了基于节点可靠度的虚拟SDN映射算法。在初始可靠映射阶段,该算法根据节点可靠度指标进行vSDN映射,部署控制器时兼顾了控制器与交换机的时延,同时考虑控制网络的重要性,为控制网络构建相应的备份资源;在故障恢复阶段,针对物理SDN网络单节点或单链路故障,算法使用迁移方法应对控制节点失效的情况,使用重映射方法应对其他故障。仿真结果表明,算法在请求接受率、故障恢复率、有效承载率和平均控制时延等指标上取得了较好的结果。     

基于服务拓扑切分机制的无线传感网虚拟映射算法

为解决无线传感网部署过程中存在资源调度困难、映射成功率较低及传输性能不佳等问题,提出了一种基于服务拓扑切分机制的无线传感网虚拟映射算法。首先,基于图论思想,构建了物理网络与虚拟网络的映射关系,将网络按能耗、带宽、时延等指标进行切分,再构建多约束评估机制,达到整合优化评估网络映射的效果。随后,将业务请求拆分为若干个拓扑服务片,对传输链路进行逐项映射,并结合时延最小化原则对链路匹配排序,将业务进行精准匹配并优化传输质量。依据节点能耗及节点剩余能量最优匹配原则,选取服务能力最佳的节点。最后,构建多参数评估机制,将带宽较高且时延较低的链路置于较高优先级别并进行匹配带宽映射,进而提高网络传输及服务承载性能。仿真实验表明,与常用的网络虚拟映射算法相比,所提算法具有更高的节点链路映射成功率和网络传输带宽,以及更低的节点能耗。     

具有高可靠特征的无线虚拟网络映射方法研究

针对虚拟网络映射过程中链路资源受限和网络生存性问题，分别提出一种基于节点扩展资源的节点映射方案和一种虚拟网络重映射方案。为克服节点映射后链路映射阶段的资源不足问题，通过将节点扩展资源大的节点作为承载节点以确保链路映射的可靠性和高效性，链路映射阶段采用一种基于最小链路代价的映射方案以获得高可靠映射，在此基础上针对网络故障采取一种重映射策略，将失效节点迅速重映射至候选节点集中以确保虚拟网络服务的连续性。通过仿真对几种算法性能进行对比，结果表明所提算法在虚拟网络映射成功率、虚拟网络恢复成功率和资源负载利用率等方面均取得较好结果。     

基于拓扑分割与聚类分析的虚拟软件定义网络映射算法

针对目前大部分基于虚拟软件定义网络（vSDN）的映射算法未充分考虑节点与链路之间的相关性的问题,提出了一种基于网络拓扑分割与聚类分析的vSDN映射算法。首先,通过根据最短跳数进行拓扑分割的方法,降低物理网络的复杂度;然后,通过根据节点拓扑和资源属性进行聚类分析的方法,提升映射算法的请求接受率;最后,通过将链路约束分散到节点带宽资源以及节点的度进行约束考量,对不符合链路要求的节点进行重映射,从而优化了节点与链路映射过程。实验结果表明,该算法有效地提升了基于软件定义网络（SDN）架构的虚拟网络映射算法在较低连通概率物理网络下的请求接受率。     

A Global Optimal Mapping Method of Network based on Discrete Optimization Firefly Algorithm

In order to solve the current network rigidity and optimize the resource requirements of multiple virtual networks for synchronous mapping, improve the success rate of virtual network mapping requests, the long-term revenue and overhead ratio of the substrate network, node resource utilization rate and link resource utilization rate. A global optimal mapping method based on discrete optimization firefly algorithm is presented. Analyze the problem of virtual network mapping, map virtual nodes to physical nodes, and map virtual links to physical paths. According to the resource constraints of the virtual network and the substrate network, a multi-objective optimization model of the virtual network mapping is constructed, and the discrete fireflies optimization algorithm is used to obtain the global optimal solution of the virtual network mapping model to achieve the optimal allocation of global resources. The experimental results show that the discrete optimization firefly algorithm has a good performance in solving the virtual network mapping problem, and can effectively improve the virtual network request acceptance rate, node resource utilization rate, link resource utilization rate, and long-term revenue and cost ratio of the substrate network, ensuring Optimization of virtual network resources.     

面向并发业务的卫星网络服务功能链优化算法

在空间信息网络中,卫星硬件在线升级难度大且并发业务数量多,导致现有服务功能链（SFC）映射算法的服务请求接收率降低且资源开销过大。利用流量缩放因子与虚拟网络功能间的依附关系构建SFC,以最小化处理请求时延与总资源消耗为目标,提出一种空间信息网络SFC映射算法。通过调整预测函数的权值来控制搜索范围,从而获得全局最优的快速映射方案,有效解决节点随机失效问题。仿真结果表明,与OMD算法相比,该算法在较高的并发服务请求下可使处理请求时延和总资源消耗平均降低19%和6%。     

PLR-based heuristic for backup path computation in MPLS networks

To ensure service continuity in networks, local protection pre-configuring the backup paths is preferred to global protection. Under the practical hypothesis of single physical failures in the network, the backup paths which protect against different logical failure risks (node, link and shared risk link group (SRLG)) cannot be active at the same time. Thus, sharing bandwidth between such backup paths is crucial to increase the bandwidth availability.In this article, we focus on the optimal on-line distributed computation of the bandwidth-guaranteed backup paths in MPLS networks. As the requests for connection establishment and release arrive dynamically without knowledge of future arrivals, we choose to use the on-line mode to avoid LSP reconfigurations. We also selected a distributed computation to offer scalability and decrease the LSP setup time. Finally, the optimization of bandwidth utilization can be achieved thanks to the flexibility of the path choice offered by MPLS and to the bandwidth sharing.For a good bandwidth sharing, the backup path computation entities (BPCEs) require the knowledge and maintenance of a great quantity of bandwidth information (e.g. non aggregated link information or per path information) which is undesirable in distributed environments. To get around this problem, we propose here a PLR (point of local repair)-based heuristic (PLRH) which aggregates and noticeably decreases the size of the bandwidth information advertised in the network while offering a high bandwidth sharing. PLRH permits an efficient computation of backup paths. It is scalable, easy to be deployed and balances equitably computations on the network nodes.Simulations show that with the transmission of a small quantity of aggregated information per link, the ratio of rejected backup paths is low and close to the optimum.     

Using Shared Risk Link Groups to enhance backup path computation

To cope quickly with all types of failure risks (link, node and Shared Risk Link Group (SRLG)), each router detecting a failure on an outgoing interface activates locally all the backup paths protecting the primary paths which traverse the failed interface. With the observation that upon a SRLG failure, some active backup paths are inoperative and do not really participate to the recovery (since they do not receive any traffic flow), we propose a new algorithm (SRLG structure exploitation algorithm or SSEA) exploiting the SRLG structures to enhance the admission control and improve the protection rate.With our algorithm, more flexibility is provided for the backup path selection since a backup path which protects against the failure of a link belonging to a SRLG does not systematically bypass all the links of that SRLG. Moreover, our algorithm permits to save more bandwidth because it does not allocate the bandwidth for the inoperative backup paths even if they are activated.Simulations show that our algorithm SSEA decreases the ratio of rejected backup paths and, it reduces in distributed environments the average number of messages sent to manage the bandwidth information necessary for the backup path computation.